[发明专利]层叠式笼养模式下的鸡蛋计数及定位系统

说明书

本发明公开了一种层叠式笼养模式下的鸡蛋计数及定位系统，包括：鸡蛋目标跟踪计数模块：基于鸡蛋多类别目标检测模型和多目标跟踪DeepSORT算法实现鸡蛋的计数，并将不同类别的鸡蛋加以区分实现分别计数；速度显示屏定位及示数识别模块：利用卷积神经网络设计并训练了基于UNet算法的速度显示屏语义分割模型及基于CNN算法的速度显示屏目标分类模型，两者搭配共同实现了速度显示屏示数的识别从而得到蛋带运作的速度。本系统首次将目标跟踪算法应用于层叠式笼养模式下的鸡蛋计数中，避免出现重复计数的情况，提高了计数准确率。

技术领域

本发明所属技术领域为畜禽精准养殖领域，使用到的技术主要有：深度学习技术、图像处理技术与网络通信技术，研究对象是层叠式笼养模式下的鸡蛋，尤其涉及一种层叠式笼养模式下的鸡蛋计数及定位系统。

背景技术

鸡蛋是日常生活中常见的食品，具有营养丰富、价格适宜、流通广泛等优点，市场对其需求量较大，据2020年的鸡蛋市场调查统计结果表明，我国的蛋鸡养殖量和新鲜鸡蛋消费量均居世界首位。为满足消费市场的需求，蛋鸡养殖正朝大规模、现代化、集约化、全程机械化的方向发展，其中层叠式笼架设备的应用越来越广泛，搭载于此类设备的自动集蛋系统包括纵向集蛋机、中央输蛋线及鸡蛋分级包装机，提高了鸡蛋的收集效率，解放了大量人力物力。但是随着蛋鸡养殖规模的不断扩大，其管理也凸显出了越来越多的问题和需求，例如养殖人员需要在层叠式笼养模式下及时掌握每笼蛋鸡的产蛋量及异常蛋量，以此辅助查找“假母鸡”及可能存在疾病的蛋鸡以便开展选淘工作。

在目前的蛋鸡养殖生产实践中，对鸡蛋的识别主要采用机器视觉技术进行鸡蛋表观特征检测；鸡蛋的计数主要通过在链杆式传送带与纵向提升机连接处安装计数组件解决多蛋粘连问题，或通过图像处理对采集的图像二值化实现计数，但以上方法不利于实现鸡蛋的定位。针对层叠式笼养模式的鸡蛋计数及定位的研究未有报道。

发明内容

本发明针对背景技术中存在的问题，提出一种层叠式笼养模式下产蛋量及定位系统，该系统中利用紧贴蛋带的计米轮跟随蛋带转动得到当前蛋带运作速度并显示于速度显示屏上，俯拍的摄像头同时记录鸡蛋的传输情况及速度显示屏的示数得到发明所需视频数据。本发明在对数据处理后，利用四种卷积神经网络共同实现鸡蛋的计数并定位至笼数，其中YOLOv5与DeepSORT算法相结合实现鸡蛋的跟踪计数，UNet与CNN算法相结合实现速度显示屏示数的读取，以此得到蛋带的运行速度及运行距离，从而对每笼的产蛋量进行统计并上传至数据库。在此基础上搭建一套鸡蛋信息统计系统，该系统包括数据库、中间件及移动终端，中间件和数据库的作用为鸡蛋数据及环境信息数据的管理与存储并将每天的统计结果展示至移动端，以此实现了每笼鸡蛋个数的统计显示，基于鸡蛋多类别目标检测模型辅助鸡场工作人员对产蛋异常鸡笼中的蛋鸡进行检查与淘汰处理。

技术方案：

一种层叠式笼养模式下的鸡蛋计数及定位系统，所述层叠式笼养模式下的笼具包括产蛋鸡笼、自动喂料系统(由料塔、喂料行车及横向输料装置等组成)、乳头供水系统、自动集蛋系统(丙纶编织袋鸡蛋收集系统及链式中央集蛋系统)和自动清粪系统(履带式清粪带和横向输粪系统)；蛋鸡所产鸡蛋自有一定角度的鸡笼底网滚动至丙纶编织袋鸡蛋收集系统上，根据养殖场的设置，间隔一定时间开启鸡蛋收集，丙纶编织袋作为蛋带开始传输，将丙纶编织袋上的鸡蛋相继传输至链式中央集蛋系统；鸡蛋计数及定位系统包括以下模块：

速度传感模块：包括速度传感器和速度显示屏，速度传感器的计米轮紧贴于蛋带上的编织袋，速度传感器的检测结果连接速度显示屏显示；此模块安装在蛋带与链式中央集蛋系统交接处；

数据采集模块：获取蛋带及速度显示屏的彩色视频数据，此模块安装于蛋带与链式中央集蛋系统交接处，俯拍蛋带末端，获取蛋带上的鸡蛋运作图像并保存至网络硬盘录像机(NVR)中；

数据预处理模块：对彩色视频数据进行预处理，获取4个用于模型训练的数据集，分别是：鸡蛋多类别目标检测数据集、鸡蛋目标跟踪ReID数据集、LED速度显示屏语义分割数据集及显示屏目标分类数据集；